CN102318444A

CN102318444A - 用于气体放电灯的电磁镇流器

Info

Publication number: CN102318444A
Application number: CN2010800076072A
Authority: CN
Inventors: M.贝伊; R.M.默滕斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2030-02-09
Also published as: JP2012518249A; CN102318444B; EP2397018B1; US8395333B2; WO2010092525A1; US20110316434A1; EP2397018A1; JP5579753B2

Abstract

一种用于气体放电灯（2）的电磁镇流器（110）包括：输入端子（3），用于接收电源电压；灯连接器端子（4），用于收纳灯；可控半导体开关（26），其并联耦合到灯连接器端子；电流传感器（127），其与可控开关（26）串联连接；以及控制电路（28），用于控制可控开关（26）且对电流传感器（127）作出响应。当在正常模式中操作时，控制电路（28）对从电流传感器接收的电流感测信号作出响应，从而在所述电流感测信号指示电流在可控开关（26）中流动的情况下将可控开关（26）接通，并且在所述电流感测信号指示在可控开关（26）中没有电流流动的情况下将可控开关（26）断开。

Description

用于气体放电灯的电磁镇流器

技术领域

本发明总体涉及放电灯的开关。

背景技术

一般地，已知例如公知的TL灯之类的气体放电灯由电磁镇流器（EM镇流器）驱动。图1是图示用于灯2的这种常规EM镇流器1的示意性框图。该实例的镇流器1包括与要被驱动的灯2串联的电感器L和电容器C和并联到该灯的机械开关S，该开关S典型地是双金属设计的。镇流器1进一步具有用于连接到电源（在欧洲典型地为230V 50Hz）的输入端子3。在4处指示灯连接器端子，在5处指示灯电极。在这种常规镇流器的情况下，所述灯仅可以通过开关电源而被开启和关闭。

在更复杂的设计中，机械开关被由诸如微控制器之类的智能控制设备操作的可控半导体开关取代。图2是图示这种镇流器10的示意性框图。与图1的实例相比，机械开关S已被电子开关电路20取代。该电子开关电路20包括全波整流器21（被示出为四个二极管的电桥），其具有并联连接到灯2的输入端子22、23并且具有正输出端子24和负输出端子25。电子开关电路20进一步包括被示出为MOSFET的半导体开关26，其连接在正端子24与负端子25之间。

电子开关电路20进一步包括控制设备28，其具有连接到开关26的控制端子的控制输出28a。控制设备28可以从端子24、25导出其功率，或者可以从外部电路（未示出）导出其功率。控制设备28可以经由有线或无线链路（例如RF）对通过外部电路（未示出）传输的外部命令信号作出响应。

假设在开关26为断开（即不导电）时接通电源。来自电源的电压不足以启动灯。启动灯是由控制器28以两个步骤来完成的。第一步骤包含将开关26接通，即产生用于开关26的控制信号Sc以便使得开关26导电。现在，AC电流将流过电感器L和灯电极5，从而加热灯电极5。在第二步骤中，控制器28再次将开关26断开，即它产生用于开关26的控制信号Sc以便使得开关26不导电。作为该中断的结果，电感器L产生使得灯损坏和点火的高压，从而使得灯电流在灯内的电极5之间流动。

由电感器L感应的点火电压的大小取决于在中断电流电路的时刻存储在电感器中的能量E（L），其可被表示为E（L）=0.5·L·I²。

发明内容

一个问题与下述事实相关联：由电感器L感应的电压也被施加到开关26，其毕竟并联连接到灯2。正常地，所述灯在感应电压达到其最大值之前点火，但是所述灯可以不立即被点火。在这种情况下，感应电压的最大值将被施加到所述开关，该开关不能够耐受（resist）该电压并且将以雪崩模式传导电流。这样的电流可以造成所述开关被损坏。为了防止这一点，控制器28可以被编程为设置预热电流的中断定时，以使得它不与最大电流重合：适当的定时是例如电流周期的86%。在此情况下，对于70W灯的示范性情形，其中线圈具有600mH的电感，同时瞬时线圈电流为0.75A，电感器中存储的能量E（L）为大约170mJ。对于普通开关，它们可以耐受的雪崩能量为约350mJ。

然而，用户也可能通过开关电源来断开灯2。或者，所述灯会出故障并停止工作。在这两种情况下，上面的场景也会出现，不同之处在于所述定时相对于电流相位而言现在是随机的，所以它可能与最大灯电流重合并且因此可以导致开关两端很高的电压峰值。在上面提及的实例中，最大灯电流可以是约1.6A，且应用到开关的能量是约770mJ。

本发明的一个目的是提供一种具有电子开关电路的镇流器，其中克服了上面提及的问题，特别地其中电子开关被保护以防止高感应电压脉冲。

根据本发明，控制器28适于监视在开关断开时电流是否流过开关，如果是，则将该开关切换到其接通状态。现在继续流动的电流不再损害开关，并且该开关可以基于其小电阻RDSon驱散一些能量。

其他有利的详细阐述在从属权利要求中被提及。

附图说明

本发明的这些和其他方面、特征和优点将通过下面参照附图对一个或多个优选实施例的描述而被进一步阐释，在附图中相同的参考数字指示相同或相似的部件，且在附图中：

图1是图示具有机械开关的常规EM镇流器的示意性框图；

图2是图示具有可控半导体开关的EM镇流器的示意性框图；

图3是图示根据本发明的具有可控半导体开关的EM镇流器的示意性框图；

图4是示意性图示本发明的硬件实施方式的框图；

图5是示意性图示本发明的软件实施方式的流程图。

具体实施方式

图3是示意性图示通常由参考数字110指示的根据本发明的镇流器的一个实施例的框图，该镇流器具有电子开关电路120，该电子开关电路120包括如上所述的电路20的所有元件，另外加上与开关26串联的电流传感器127。该电流传感器可以实现为小电阻，但是在该实施例中它被示为二极管。控制器28具有用于从电流传感器127接收输出信号的感测输入28b。

图4是示意性图示本发明的硬件实施方式的框图。控制器28包括比较器41，其将其正输入连接到感测输入28b并且在其负输入处接收参考电压Uref。控制器28进一步包括与（AND）门42，其将一个输入连接到比较器41的输出并且在另一个输入处接收使能信号Se。控制器28进一步包括或（OR）门43，其将一个输入连接到与门42的输出并且在另一个输入处接收控制信号Sc。

在预热和点火阶段期间，使能信号Se为低，并且来自与门42的输出信号为低。因此，开关26的开关状态仅由控制信号Sc确定，控制信号Sc为高用于闭合开关26以产生预热电流，并且控制信号Sc被切换到低用于打开开关以触发点火。

随后，控制器28进入正常操作模式，在此期间灯正常地燃烧（burning）。在该模式中，使能信号Se为高，而控制信号Sc为低。只要没有电流正流过开关26，则来自与门42的输出信号保持低，而开关保持打开。开关26中的电流（其必须是雪崩电流，因为开关是打开的）一达到足够的大小，比较器41就输出高信号，从而使得与门42输出高信号，这又使得或门43输出高信号，从而使得开关26被闭合。注意到，当开关26中的电流消失时开关26被自动打开。

图5是示意性图示本发明的软件实施方式的流程图。

在步骤51中，控制器28检查它是否正以允许电流通过开关的模式操作，比如预热阶段或点火。如果是，则不需要采取进一步的行动。

在步骤52中，控制器28检查任何电流是否正流过开关。如果否，则控制器28设置或保持用于开关26的控制信号以使得在步骤53a中将开关断开或保持开关断开。如果是，则控制器28设置或保持用于开关26的控制信号以使得在步骤53b中将开关接通或保持开关接通。

应当注意，在上面的实施例中，整流器21允许使用相对廉价的MOSFET，其应当被操作以仅在一个方向上传导电流。取而代之，原则上，有可能的是，另一种类型的可控开关能够与两个方向上的电流一起操作，在此情况下整流器可以省略。

总之，本发明提供一种用于气体放电灯2的电磁镇流器110，包括：

- 输入端子3，用于接收电源电压；

- 灯连接器端子4，用于收纳灯；

- 可控半导体开关26，其并联耦合到灯连接器端子；

- 电流传感器127，其与可控开关26串联连接；

- 以及控制电路28，用于控制可控开关26并对电流传感器127作出响应。

当在正常模式中操作时，控制电路28对从电流传感器接收的电流感测信号作出响应，从而在所述电流感测信号指示电流在可控开关26中流动的情况下将可控开关26接通并且在所述电流感测信号指示没有电流在可控开关26中流动的情况下将可控开关26断开。

尽管已经在附图和前述说明书中图示并描述了本发明，但是本领域技术人员应当清楚这样的图示和描述被认为是说明性的或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例；相反地，在如所附权利要求中限定的本发明的保护范围内，若干种变型和修改是可能的。例如，电容器C可以不存在。而且，本发明的发明要点也可以被用于保护其他半导体开关以防雪崩电流，即甚至在并非灯镇流器应用的其他应用中。

本领域技术人员在实践要求保护的本发明时通过研究附图、公开内容和所附权利要求能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，且不定冠词“一”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中叙述的若干项功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的起码事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。计算机程序可以存储/分布在适当的介质上，比如与其他硬件一起提供或作为其一部分的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他方式分发，比如经由因特网或其他有线或无线电信系统分发。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。

在上文中，已经参照框图阐释了本发明，这些框图图示了根据本发明的设备的功能块。应当理解，这些功能块中的一个或多个可以在硬件中实现，其中这样的功能块的功能由单独的硬件组件执行，但是也可能的是，这些功能块中的一个或多个在软件中实现，从而使得这样的功能块的功能由计算机程序或可编程设备（比如微处理器、微控制器、数字信号处理器等）的一个或多个程序行执行。

Claims

1.一种用于气体放电灯（2）的电磁镇流器（110），包括：

- 输入端子（3），用于接收电源电压；

- 灯连接器端子（4），用于收纳灯；

- 可控半导体开关（26），其并联耦合到灯连接器端子；

- 电流传感器（127），其与可控开关（26）串联连接；

- 以及控制电路（28），用于控制可控开关（26）并对电流传感器（127）作出响应；

其中，当在正常模式中操作时，控制电路（28）对从电流传感器接收的电流感测信号作出响应，从而在所述电流感测信号指示电流在可控开关（26）中流动的情况下将可控开关（26）接通并且在所述电流感测信号指示没有电流在可控开关（26）中流动的情况下将可控开关（26）断开。

2.根据权利要求1的电磁镇流器，包括：

- 与灯连接器端子串联连接的阻抗，该阻抗包括至少一个电感器（L）且优选地包括电容器（C）和电感器（L）的串联布置；

- 电子开关电路（120），其具有并联连接到灯连接器端子的输入端子（22,23）；

其中电子开关电路（120）包括：

- 可控开关（26），其并联耦合到输入端子（22,23）；

- 以及控制电路（28），其具有耦合到可控开关（26）的控制输入的输出（28a）并且具有耦合到电流传感器（127）的输出的感测输入（28b）；

其中控制电路（28）能够在预热模式中操作，在该预热模式中它产生用于可控开关（26）的第一控制信号以便使得可控开关（26）导电；

其中控制电路（28）能够在所述预热模式之后的点火模式中操作，在点火模式中它产生用于可控开关（26）的第二控制信号以便使得可控开关（26）不导电；

并且其中控制电路（28）能够在正常模式中操作，在正常模式中灯电流正流动并且控制电路（28）正常地保持用于可控开关（26）的其第二控制信号以便使可控开关（26）保持不导电；

并且其中控制电路（28）在所述正常模式中操作时对在其感测输入（28b）处接收的电流感测信号作出响应，从而在所述电流感测信号指示电流在可控开关（26）中流动的情况下产生用于可控开关（26）的其第一控制信号并且在所述电流感测信号指示没有电流在可控开关（26）中流动的情况下产生用于可控开关（26）的其第二控制信号。

3.根据权利要求2的电磁镇流器，其中所述电子开关电路包括连接到输入端子（22,23）并且具有正输出端子（24）和负输出端子（25）的整流器（21）；

其中所述可控开关（26）和所述电流传感器（127）的串联布置被连接在所述正输出端子（24）与所述负输出端子（25）之间。

4.用于控制可控半导体开关（26）的控制电路（28），其具有用于接收表示通过半导体开关（26）的电流的电流感测信号的输入（28b）并且具有用于提供用于半导体开关（26）的控制信号的输出（28a）；

其中控制电路（28）对电流感测信号作出响应，从而产生其控制信号使得在所述电流感测信号指示电流在可控开关（26）中流动的情况下所述可控开关（26）被接通或保持接通，并且产生其控制信号使得在所述电流感测信号指示没有电流在可控开关（26）中流动的情况下所述可控开关（26）被断开或保持断开。

5.用于保护可控半导体开关（26）以防雪崩电流的方法，该方法包括以下步骤：

在半导体开关（26）断开时，感测正向通过半导体开关（26）的电流；

如果所感测的电流高于预定的阈值，则产生用于半导体开关（26）的控制信号以使得接通半导体开关（26）。